JP2006144998A - ダイナミックダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】 質量金具が水平方向に対向するように取付金具が制振対象側に取り付けられた状態で、上下方向の共振特性及び水平方向の共振特性を広い範囲でチューニングすることが可能なダイナミックダンパを提供する。
【解決手段】 ダイナミックダンパ１０は、平板状の取付金具１１と、取付金具１１と対向する質量金具２１と、両金具１１，２１間を連結するゴム連結部２６とを備え、取付金具１１が鉛直方向を向いて制振対象側に取り付けられ、上下方向が主共振方向となっている。ゴム連結部２６は、根元部２７と、上下方向に広がるように傾斜すると共に、取付金具側にてその平面に沿って水平に延びたすぐり部２９により上下に分けられた上下の両外側に膨れた湾曲状の一対の傾斜腕部２８と、傾斜部の上下両外側面の一部にて傾斜部と質量金具２１との間を一体で連結する一対の補強ゴム部３２とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、平板状の取付金具と質量金具間がゴム弾性体製の連結部で連結されたダイナミックダンパに係り、特に取付金具が鉛直方向を向いて制振対象側に取り付けられて、質量金具の上下方向が主共振方向となっているダイナミックダンパに関する。

従来、この種のダイナミックダンパとしては、例えば、特許文献１に示すように、車両の制振対象部材に取付金具が鉛直方向に向けて取り付けられ、質量金具が取付金具に対して水平に車両前方側に配置されたものが知られている。このダイナミックダンパは、質量金具の上下方向が主共振にチューニングされているもので、ゴム弾性体の剪断変形により制振対象である車両における上下方向の振動を減衰させるものである。ところで、車両においては、低周波数域で入力方向の異なる低速こもり音、エンジンシェイク、ぶるぶる振動等種々の周波数の振動があることが知られているが、部材コストの低減、部材レイアウト空間の削減等の点から、これら複数の振動を１つのダイナミックダンパのみで対応したいという要求が生じている。さらに、従来のダイナミックダンパの構造を利用して、ゴム弾性体の形状の調節により複数方向の共振特性を広い範囲でチューニングできることも求められている。
実用新案登録第２５５２８０１号公報

これに対して、上記従来のダイナミックダンパの場合、ゴムの硬度のみで上下、前後、左右の３方向のばね比が決定されるため、主共振方向である上下方向の共振周波数が決定されることにより、他方向の共振周波数も自動的に決められ、３方向の共振特性のチューニングの自由度はほとんどない状況であった。

また、他のダイナミックダンパとして、特許文献２に示すように、取付金具の中心に貫通孔を設け、質量金具を貫通孔と同軸位置に配置し、さらに取付金具に貫通孔を囲んで接着固定されると共に質量金具に接着固定された円錐台状のゴム弾性体製の連結部を設け、貫通孔に続く内部が空洞部になって連結部の側面が薄肉の傾斜部になったものが知られている。この連結部は、取付金具と質量金具との対向方向の振動入力に対しても剪断方向に働き、同方向のばね定数が小さくなるため、低周波数の振動を効率良く減衰させることができる。しかし、このダイナミックダンパは、空洞部を設けたことにより、連結部の上下方向のばね定数が小さくなり過ぎるため、かえって主共振方向のチューニングが大幅に変化してしまう、という問題がある。
特開２０００−３３７４３０号公報

本発明は上記した問題を解決しようとするもので、質量金具が水平方向に対向するように取付金具が制振対象側に取り付けられた状態で、上下方向の共振特性及び質量金具と取付金具間の水平方向の共振特性を広い範囲でチューニングすることが可能なダイナミックダンパを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、平板状の取付金具と、取付金具と所定距離を隔てて対向する質量金具と、取付金具と質量金具間を連結するゴム弾性体製の連結部とを備え、取付金具が上下方向を向いて制振対象側に取り付けられて、取付金具と水平方向に対向する質量金具の上下方向が主共振方向となっているダイナミックダンパにおいて、連結部が、上下両側にて質量金具側から取付金具側に向けてそれぞれ上下方向に広がるように傾斜しており、少なくとも取付金具側にて介在した質量金具と取付金具の連結方向に対して直交すると共に水平方向にゴム弾性体を貫通する貫通孔によって上下に分けられた一対の傾斜部と、一対の傾斜部の上下両外側面の一部にて傾斜部と質量金具との間を一体で連結する一対の補強ゴム部を設けたことにある。

上記のように構成した発明においては、ゴム弾性体製の連結部が、互いに対向して取付金具に向けて上下に広がるように傾斜すると共に、両者間が少なくとも取付金具側で貫通孔により上下に分けられた一対の傾斜部を有しているため、ゴム弾性体が質量金具と取付金具間において主として剪断変形として作用する。そのため、質量金具と取付金具間の水平方向のばね定数が小さくされて水平方向の適正な共振特性が得られるようになる。この傾斜部の角度を調整することにより、上下方向のばね定数と質量金具と取付金具間の水平方向のばね定数を調整することができ、その結果、両方向の共振特性を調整することができる。なお、傾斜部の角度の調整により、貫通孔方向のばね定数はほとんど影響されず一定になっている。また、上下方向のばね定数は貫通孔によって小さくなりすぎることもあるが、一対の傾斜部の両外側面の一部にて傾斜部と質量金具との間を一体で連結する一対の補強ゴム部を設けたことにより、上下方向のゴム弾性体のばね定数が適正に設定される。そのため、質量金具の好ましくない首振りが抑えられて、質量金具の上下方向の適正な振動が確保される。さらに、補強ゴム部の形状を調整することにより、上下方向のばね定数の調整幅が広げられるため、上下方向と質量金具と取付金具間の水平方向の２方向の共振特性を広い範囲でチューニングすることができる。そのため、本発明においては、主共振方向の振動入力に加えて、周波数の異なる水平方向の振動入力も有効に減衰させることができる。

また、本発明において、一対の傾斜部が、全体としてそれぞれ外側面の外方に向けて膨らんだ湾曲形状となっていることが好ましい。これにより、質量金具と取付金具間の水平方向のばね定数が、傾斜部が湾曲していない平板状のものに比べて下げられるので、水平方向の共振特性のチューニングの幅が広げられる。

本発明によれば、ゴム弾性体製の連結部が、少なくとも取付金具側で貫通孔により分離された一対の傾斜部と、一対の傾斜部の両外側面一対の補強ゴム部を有することにより、質量金具の上下方向及び質量金具と取付金具間の水平方向の共振特性が適正に調節されると共に、補強ゴム部の形状を調整することにより、上下方向及び水平方向の２方向の共振特性を広い範囲でチューニングすることができる。その結果、本発明においては、種々の共振特性の要求に対して、ダイナミックダンパの連結部を変更することによって容易に対応できるため、ダイナミックダンパのコストが安価にされると共に設置スペースが低減する。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１、図２及び図３は、実施例である自動車の車体側メンバーに質量部材と取付金具を車両の前後に向けた状態で取り付けられるダイナミックダンパを正面図、平面図及び側面図により示したものである。このダイナミックダンパ１０は、平板状の取付金具１１と、取付金具１１と所定距離を隔てて対向する立体形状の質量金具２１と、取付金具１１及び質量金具２１間を連結するゴム弾性体製の連結部であるゴム連結部２６とを備えている。なお、図において、Ｘ方向は車両の前方向、Ｙ方向は左右方向、Ｚ方向は上方向をそれぞれ示すものとする。

取付金具１１は、略長方形の金属薄板にプレス加工等を施すことよって形成されるもので、長手方向の中央部分の長方形の連結板部１２と、長手方向両側に設けた長さの短い一対の取付板部１６とからなる略平板状であり、連結板部１２と両取付板部１６の境界がそれぞれわずかの段差で同一方向に曲げられた略４５°に傾斜した段部１３になっている。連結板部１２は、長手方向長さより幅方向長さが長くなっている。連結板部１２の幅方向の一端縁の略全体には、取付板部１６側に直角に折り曲げられた支持板部１４が設けられている。一対の取付板部１６は、外側４隅が円弧形に丸められていると共に長辺が内側にわずかに湾曲して凹んでいる。取付板部１６の幅方向両側には、それぞれ取付孔１７が設けられている。取付孔１７には、ボルト１８が連結板部１２側から挿入されて取付板部１６に溶接等により固定されている。

質量金具２１は、Ｕ字状に折り曲げられた金属薄板製のケース部２２と、ケース部２２に固定される直方体の金属ブロックである本体部２５とからなる。ケース部２２は、取付金具１１と対向する平板部２３と、連結板部１２の幅方向両側に対応する平板部２３の幅方向両側にて直角に曲げられて連結板部１２と反対方向に延出した一対の垂直板部２４とを一体で備えている。平板部２３は、図１及び図２に示すように、長手方向長さより幅方向長さが長くなっている。本体部２５は、幅が垂直板部２４間の幅と等しく、長さ及び高さがケース部２２からわずかにはみ出した大きさになっている。

ゴム連結部２６は、取付金具１１の連結板部１２と質量金部２１の平板部２３の何れも外周縁近傍を除く中央の長方形領域間を連結するもので、連結板部１２側においてその幅方向（図示Ｚ方向）中央を中心として連結板部１２の幅方向両端側を起点として質量金具２１側に山形に膨れると共に長手方向（図示Ｙ方向）に伸びてゴム連結部２６の長手方向両端間を貫通した弓形の貫通孔であるすぐり部２９を設けている。ゴム連結部２６は、平板部２３の中央からわずかに延びた上下の幅が平板部２３の幅の１／３程度である直方体形状の根元部２７と、根元部２７から幅方向両側に円弧面状に広がると共にすぐり部２９に仕切られて全体が外側に膨出して先端側で連結板部１２の幅方向両端側に固定されて、根元部２７と共に傾斜部を構成する湾曲状の一対の傾斜腕部２８とを設けている。すぐり部２９の連結板部１２側には、連結板部１２に接着された山形のゴム突出部３１が設けられている。ゴム突出部３１は、傾斜腕部２８の過大な変形を抑えるストッパとして機能するようになっている。

そして、一対の傾斜腕部２８の外側面と平板部２３の間には、幅が平板部２３の長手方向長さの略１／３程度である一対の補強ゴム部３２が一体で設けられている。例えば、ゴム連結部２６の寸法は、図１、図２に示す、両補強ゴム部３２の幅方向の長さａ１が１１ｍｍ、長手方向の長さａ２が１６ｍｍ、根元部２７の幅方向長さｂ１が２４ｍｍ、傾斜腕部２８の幅方向最大長さｂ２が５８ｍｍ、傾斜腕部２８の長手方向長さｂ３が３８ｍｍとなっている。一般的なゴム連結部２６の寸法としては、基準寸法Ａ＝２ａ１＋ｂ１として、根元部２７の幅方向長さｂ１、傾斜腕部２８の幅方向最大長さｂ２、傾斜腕部２８の長手方向長さｂ３は下記数１に示す範囲で決められる。また、補強ゴム部３２の幅方向の長さａ１は下記数１から決められ、長手方向の長さａ２は長さｂ３より小さくされる。

ゴム連結部２６は、取付金具１１と質量金具２１のケース部２２を金型にセットした状態で、ゴム加硫成形により一体で形成される。このゴム加硫成形後に、ケース部２２に本体部２５を嵌め合わせて両者を溶接等によって固定することにより、ダイナミックダンパ１０が形成される。

このダイナミックダンパは、図１に示すように、自動車のエンジンを支持する車体側メンバーの垂直部３３に、取付金具１１の一対の取付板部１６及び支持板部１４を重ね合わせて、垂直部３３の取付孔（図示しない）に挿入された４本のボルト１８の先端にナット（図示しない）を螺着することにより垂直部３３に固定され、質量金具２１と取付金具１１が互いに水平状態で車両の前後（図示Ｘ方向）に向いて配置される。

このように組み立てられたダイナミックダンパ１０においては、ゴム連結部２６が、上下両側において質量金具２１側から取付金具１１側に向けて上下に広がるように傾斜し、両者間が取付金具１１側ですぐり部２９により分離された一対の傾斜腕部２８を有しているため、質量金具２１と取付金具１１間において主として剪断変形として作用する。そのため、質量金具２１と取付金具１１間の水平方向のばね定数が小さくされて水平方向の適正な共振特性が得られるようになる。特に、本実施例においては、一対の傾斜腕部２８が、全体としてそれぞれ外側面の外方に向けて膨らんだ湾曲形状となっていることにより、質量金具２１と取付金具１１間の水平方向のばね定数が湾曲していない平板状のものに比べて下げられるので、水平方向の共振特性のチューニングの幅がさらに広げられる。この傾斜腕部２８の角度を調整することにより、上下方向（図示Ｚ方向）のばね定数と質量金具２１と取付金具１１間の水平方向（図示Ｘ方向）のばね定数を調整することができ、その結果、両方向の共振特性が適正に調整される。なお、傾斜腕部２８の角度の調整により、長手方向（図示Ｙ方向）のばね定数はほとんど影響されず一定になる。

また、質量金具２１の上下方向のばね定数は、すぐり部２９によって小さくなりすぎることもあるが、一対の傾斜腕部２８の両外側面の一部にて傾斜腕部２８と質量金具２１との間を一体で連結する一対の補強ゴム部３２を設けたことにより、上下方向のゴム弾性体のばね定数が適正に設定される。そのため、質量金具２１の好ましくない首振りが抑えられて、その上下方向の適正な振動が確保され、ダイナミックダンパ１０の上下方向の共振特性が適正に得られる。さらに、補強ゴム部３２の形状を調整することにより、上下方向（図示Ｚ方向）のばね定数の調整幅が広げられるため、上下方向と質量金具２１と取付金具１１間の水平方向（図示Ｘ方向）の２方向の共振特性を広い範囲でチューニングすることができる。これにより、本実施例においては、主共振方向の振動入力に加えて、周波数の異なる水平方向の振動入力も有効に減衰させることができる。その結果、本実施例においては、単一のダイナミックダンパ１０に対する種々の共振特性の要求に対して、ダイナミックダンパ１０においてゴム連結部２６を調整することにより容易に対応でき、そのためのダイナミックダンパ１０のコストが安価にされると共に設置スペースが低減する。

次に、上記実施例について、補強ゴム部３２の幅を変えた場合の、ダイナミックダンパ１０の上下方向、前後方向及び左右方向の共振周波数ｆｚ、ｆｘ、ｆｙと、共振周波数の比率ｆｘ／ｆｚ、ｆｘ／ｆｙについて、ＦＥＭ解析手法に基づいて演算を行って得られた結果を下記表１に示す。補強ゴム部３２の幅は、１０ｍｍ、６ｍｍ、３ｍｍ、０ｍｍの４種類である。

これにより、補強ゴム部３２の幅が広くなるにしたがって、上下方向の共振周波数ｆｚ及び前後方向の共振周波数ｆｘは増加するが、左右方向の共振周波数ｆｙの変化はほとんどない。すなわち、補強ゴム部３２の幅により上下及び前後の２方向の共振周波数ｆｚ、ｆｘを調整することが可能になる。また、前後方向の共振周波数ｆｘに対する上下方向の共振周波数ｆｚの割合ｆｘ／ｆｚも、補強ゴム部３２の幅の増加により、４．０から３．１８まで変化することが明らかになった。そのため、これらの解析結果を利用して、補強ゴム部３２の寸法を調整することにより、上下方向の共振周波数ｆｚ及び前後方向の共振周波数ｆｘを、制振対象の３次元の振動成分に対して、適正にチューニングできることが可能である。

なお、上記実施例においては、ゴム連結部２６のすぐり部２９は、質量金具２１と連結板部１２間の中間位置から連結板部１２に至る間に設けられているが、これに限らず、質量金具２１と連結板部１２間全体に設けられたものであってもよい。また、すぐり部２９の連結板部１２側には、すぐり部２９に隣接した山形のゴム突出部３１が連結板部１２に接着されて設けられているが、このようなゴム突出部をなくし連結板部１２に至る全体をすぐり部とすることも可能である。また、上記実施例においては、ゴム連結部２６の傾斜腕部２８が、外側に膨らんだ湾曲形状にされているが、これに限らず必要に応じて単に平板状にすることもできる。

なお、上記実施例においては、ダイナミックダンパ１０は、質量金具２１と取付金具１１が互いに水平状態で車両の前後に向いて配置され、上下方向と前後方向の共振特性をチューニング可能にしたものであるが、このような特性を考慮することなく、質量金具２１と取付金具１１が互いに上下になるように配置して使用することも可能である。その他、上記実施例に示したダイナミックダンパについては、一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

本発明は、ゴム弾性体製の連結部が、取付金具側で貫通孔により分離された一対の傾斜部と、一対の傾斜部の両外側面一対の補強ゴム部を有することにより、質量金具の上下方向及び質量金具と取付金具間の水平方向の共振特性が適正に調節されると共に、各方向の共振特性を補強ゴム部の形状よって広い範囲でチューニングすることができ、種々の共振特性の要求に対して、ダイナミックダンパの連結部を調節することで容易に対応できるので有用である。

本発明の実施例であるダイナミックダンパを示す正面図である。 同ダイナミックダンパを示す平面図である。 同ダイナミックダンパを示す左側面図である。

符号の説明

１０…ダイナミックダンパ、１１…取付金具、１２…連結板部、１６…取付板部、２１…質量金具、２２…ケース部、２５…本体部、２６…ゴム連結部、２８…傾斜腕部、２９…すぐり部、３２…補強ゴム部。

Claims (2)

1. 平板状の取付金具と、該取付金具と所定距離を隔てて対向する質量金具と、該取付金具と該質量金具間を連結するゴム弾性体製の連結部とを備え、該取付金具が上下方向を向いて制振対象側に取り付けられて、該取付金具と水平方向に対向する該質量金具の上下方向が主共振方向となっているダイナミックダンパにおいて、
   前記連結部が、上下両側にて前記質量金具側から前記取付金具側に向けてそれぞれ上下方向に広がるように傾斜しており、少なくとも該取付金具側にて介在した該質量金具と該取付金具の連結方向に対して直交すると共に水平方向にゴム弾性体を貫通する貫通孔によって上下に分けられた一対の傾斜部と、該一対の傾斜部の上下両外側面の一部にて該傾斜部と前記質量金具との間を一体で連結する一対の補強ゴム部を設けたことを特徴とするダイナミックダンパ。
2. 前記一対の傾斜部が、全体としてそれぞれ外側面の外方に向けて膨らんだ湾曲形状となっていることを特徴とする前記請求項１に記載のダイナミックダンパ。

Images